Der erste Tempel von Simbirsk wurde gleichzeitig mit den Stadtmauern erbaut. Im Jahr seiner Errichtung sandte Zar Alexei Michailowitsch ein silbernes Altarkreuz, verziert mit Gold, Perlen und Edelsteinen, in die Stadt, in dem die Reliquien und Teile der Gewänder von 43 Heiligen aufbewahrt wurden. Später erhielt der Tempel auch andere königliche Geschenke. Während der Belagerung von Simbirsk durch Stepan Razin organisierten die Diener des Tempels einen Kreuzweg um die Stadt, der unter Beschuss stattfand. Vorne trugen sie das Kreuz mit den Reliquien, und eine der Kugeln hinterließ eine tiefe Spur darauf. Bald zog Razin sich zurück, und das Kreuz, als Symbol des Schutzes, wurde bis zur Schließung im Dom aufbewahrt.

Im Jahr 1694 zerstörte ein Feuer die hölzerne Kathedrale, und es wurde beschlossen, eine neue aus Stein zu bauen. Im Jahr 1702 begannen sie mit dem Bau von zwei Kapellen, und 1712 wurde der Bau abgeschlossen. Der zentrale Teil der Nikolauskirche, fast quadratisch, hatte eine große Kuppel, die von vier Säulen gestützt wurde, und vier kleine Kuppeln an den Ecken. Ursprünglich hatte die Kathedrale einen hölzernen Glockenturm, der 1857 durch einen hohen vierstöckigen Glockenturm ersetzt wurde. Zunächst stand er separat, wurde aber später mit der Kathedrale verbunden. Bis 1844 hieß die Kathedrale Heilig-Troitzkij, aber nach dem Bau der neuen Kathedrale wurde sie zu Ehren des Heiligen Nikolaus von Myra umbenannt. Der Eingang zur Kathedrale befand sich auf der Südseite durch die Vorhalle unter dem Glockenturm. Der Altar war durch einen geschnitzten Ikonostase mit alten Ikonen getrennt, die in den 1840er Jahren mit kostbaren Einfassungen geschmückt wurden. In der Kathedrale wurden der zweite, dritte und fünfte Bischof der Simbirsker Diözese beigesetzt. Im Jahr 1898 wurde die Kathedrale mit Mitteln des Kaufmanns N.Ja. Shatrov umgebaut, was sie geräumiger machte. Die Kathedrale wurde in den 1920er Jahren zerstört.